Prieskum temnej energie: Mapovanie expanzie vesmíru

Prieskum temnej energie

Tento obrázok bol nasnímaný kamerou Dark Energy. Ukazuje galaxiu NGC 1398, ktorá je nabitá viac ako 100 miliónmi hviezd a žije v zhluku Fornax, vzdialenom od Zeme asi 65 miliónov svetelných rokov. (Obrazový kredit: Dark Energy Survey)



Prieskum temnej energie (DES) mapuje vesmír infračerveným žiarením, aby zistil odpoveď na pálčivú otázku: prečo vesmír zrýchľuje svoju expanziu?



Úsilie vychádza z prekvapivého zistenia astronómov, ktorí sa pozerajú na ďaleké supernovy alebo výbuchy hviezd Informuje o tom web DES . V roku 1998 zistili, že vesmír sa nielen rozpína, ale aj rastie rýchlejšie, ako rastie. Bolo prekvapením, pretože teória všeobecnej relativity Alberta Einsteina hovorí, že gravitácia by v skutočnosti mala byť Spomaľ rozpínanie vesmíru.

'Na vysvetlenie kozmického zrýchlenia stoja kozmológovia pred dvoma možnosťami,' hovorí Informuje o tom web DES . „Buď 70 percent vesmíru existuje v exotickej forme, teraz nazývanej temná energia, ktorá ukazuje gravitačnú silu opačnú ako príťažlivá gravitácia bežnej hmoty. Alebo všeobecná relativita musí byť nahradená novou teóriou gravitácie v kozmických mierkach. “ [ Úžasné fotografie z kamery Dark Energy Camera v Čile ]



Prehľad

Vedeli sme, že vesmír sa rozpína ​​zhruba od 20. rokov 20. storočia, keď astronómovia ako Edwin Hubble sledovali pohyb vzdialených galaxií. Videli, že galaxie sa pohybujú rýchlejšie, keď sú od nás ďalej. Táto expanzia by mohla byť spojená s energiou Veľkého tresku, ktorý zrodil priestor a čas asi pred 13,7 miliardami rokov. Zrýchlenie je však ťažšie vysvetliť.

Temná energia a temná hmota - o ktorých sa predpokladá, že predstavujú väčšinu hmotnosti vesmíru - zostávajú jedným z najtrvalejších tajomstiev kozmológie. Teória hovorí, že hmota, ktorú vidíme, tvorí menej ako 5 percent vesmíru. Temná energia je zhruba 69 percent a tmavá hmota 27 percent.

Prieskum DES prebieha v rokoch 2013 až 2018 pomocou 4-metrového teleskopu Blanco na Medziamerickom observatóriu Cerro Tololo. Hvezdáreň sa nachádza vysoko v čilských Andách a projekt má podporu Spojených štátov, Španielska, Spojeného kráľovstva, Brazílie, Nemecka, Švajčiarska a Austrálie.



Prieskum je možný pomocou 570-megapixelového digitálneho fotoaparátu DECam určeného na zachytávanie širokých záberov z oblohy. Projekt bude trvať 525 pozorovacích nocí pri pohľade na 300 miliónov galaxií miliardy svetelných rokov od Zeme (takmer v čase vzniku vesmíru).

V priebehu času sa očakáva, že kamera presne zmapuje pohyby galaxií a supernov, aby sa pokúsila zistiť vzorce kozmickej štruktúry, uvádza webová stránka DES. Celkovým cieľom je dozvedieť sa viac o zrýchlení expanzie nášho vesmíru.

Ak temná energia existuje, ďalšou otázkou je pokúsiť sa zistiť, čo to je, pretože konvenčné nástroje to nedokážu vycítiť. DES navrhuje niekoľko možností . Jednou z nich je, že temná energia je v skutočnosti „vnútornou energiou“ prázdneho priestoru, niekedy sa označuje aj ako kozmologický koncept. Verí sa, že energia je „podtlakom“, vďaka ktorému vesmír rastie rýchlejšie.



Ďalšou možnosťou je, že je to zatiaľ nevidený typ častíc, ktoré by boli oveľa ľahšie ako Higgsov bozón, ktorý bol objavený v roku 2012. To by znamenalo, že hustota temnej energie sa časom znižuje. (Ak je hustota tmavej energie skutočne silnejšia, časom by sa galaxie, hviezdy a atómy rozpadli v procese nazývanom „Veľký rozchod“.)

Kamera Dark Energy namontovaná na ďalekohľade Blanco v Čile.

Kamera Dark Energy namontovaná na ďalekohľade Blanco v Čile.(Obrazový kredit: Spolupráca na prieskume temnej energie.)

Výsledky a budúca práca

Zatiaľ najväčší výsledok prišiel v apríli 2015, keď vedci s prieskumom zverejnili prvú mapu temnej hmoty na základe údajov z DES. Podľa a tlačová správa z národného laboratória akcelerátora Fermi (Fermilab ), mapy pomôžu astronómom pochopiť, ako temná hmota pomáha vytvárať galaxie. Vedci tiež očakávajú, že sa dozvedia o temnej energii pohľadom na „hrudkovitosť“ temnej hmoty. (Fermilab je účastníkom DES, okrem iného postavil DECam).

Tmavú hmotu konvenčné nástroje nevidia, ale možno ju študovať prostredníctvom gravitačných účinkov. Bežným príkladom sú gravitačné šošovky, keď gravitačný ťah temnej hmoty ohýba svetlo okolo vzdialených galaxií, dodal Fermilab. Teória hovorí, že galaxie sa tvoria uprostred koncentrácií temnej hmoty (inými slovami, v silnej gravitácii). Doteraz - aj keď prvá mapa obsahuje iba 3 percentá oblohy, ktorú bude DES skúmať - pozorovania zodpovedajú predpovedi.

Začiatkom roku 2016 DES na mapu nadviazal veľkým vydaním informácií, ktoré kamera zhromaždila v období od novembra 2012 do februára 2013. Katalóg obsahuje informácie o 25 miliónoch objektov. Pretože išlo o veľmi rané údaje, Fermilab povedal v januári 2016 , V budúcnosti bude zverejnených oveľa viac informácií. Budúca práca DES môže zahŕňať nálezy v gravitačných vlnách Verí sa, že k tomu dochádza vtedy, keď obrovské objekty narúšajú časopriestor.

Realizácia prieskumu mala aj svoje vedľajšie účinky. V roku 2015 objavili vedci DES a nezávislá skupina z University of Cambridge vzácny typ trpasličích satelitných galaxií. pomocou prvého roku údajov DES . Pretože trpasličí galaxie sú najmenšími známymi galaxiami, Fermilab napísal, „mohli by byť kľúčom k pochopeniu temnej hmoty a procesu, akým sa formujú väčšie galaxie“. V samostatnom objave toho roku vedci našiel osem trpasličích galaxií to by mohli byť satelity Mliečnej dráhy.

V roku 2016 NASA rýchlo odmietla správy o tom, že by teoretická planéta deväť - ktorú navrhli Konstantin Batygin a Mike Brown, dvaja planetárni vedci z Kalifornského technologického inštitútu - ťahanie za sondu Cassini obiehajúcu okolo Saturnu . Keď v apríli kolovali správy, bol to DES citovaný ako možný prieskum, ktorý by mohol pomôcť nájsť Planet Nine pretože hľadá v tej istej oblasti súhvezdia Cetus, kde astronómovia hľadajú planétu.